Blau-Lila- Färbungen an Kupferbauteilen

Blau-LilaFärbungen an
Kupferbauteilen
Informationsbroschüre
Blau-Lila-Färbungen
an Kupferbauteilen
Im Verlaufe der letzten zwei Jahre wurden in den Jahreszeiten Frühjahr und
Herbst verstärkt Anfragen an das
Deutsche Kupferinstitut herangetragen,
die von Blau-Lila-Färbungen an
Kupferbauteilen in der Dachdeckung,
Außenwandbekleidung und Dachentwässerung handelten. Bauherren,
Architekten und Verarbeiter reagieren
zunehmend sensibler auf das seit
längerem bekannte Phänomen und
beanstanden diese meist fleckige
Farbvariante der Oxidschicht. Betroffen
sind sowohl Bauteile, die nicht der
direkten Bewitterung ausgesetzt sind,
als auch solche an exponiert liegenden
Gebäudebereichen.
In den vergangenen Jahren reichte für
die Beantwortung dieser Anfragen der
Hinweis aus, dass diese Färbungen
normal sind und auch wieder verschwinden, zur Zeit werden jedoch sogar
Prozesse angestrengt, mit der Absicht,
diese Bauteile wegen Minderwertigkeit
austauschen zu lassen, oder einen
Zahlungseinbehalt zu rechtfertigen.
Die Erfahrung und bisherige Untersuchungen zeigen zwar, dass die farbliche Angleichung in der Tat eine Frage
der Zeit ist, d.h. eine gleichmäßige
Braunfärbung dieser Bauteile durchaus
zu erwarten ist, für den farblichen
Verlauf kann jedoch keine Schablone
definiert werden.
Metallblankes Kupfer bildet an trockener Luft innerhalb weniger Stunden
einen etwa 2 bis 4 µm dicken Oxidfilm
aus Kupfer(I)-oxid, der mit bloßem
Auge praktisch nicht wahrnehmbar ist.
Dieser Film stabilisiert die Oberfläche
des Kupfers bereits merklich gegenüber
den Einwirkungen der Atmosphäre. Die
langsame Weiterbildung der Oxidschicht
infolge Reaktion des Kupfers mit Feuchtigkeit, Luftsauerstoff und aggressiven
Luftinhaltsstoffen lässt allmählich eine
gleichmäßige Braunfärbung entstehen;
die Oberfläche des Kupfers verliert
dabei zunehmend den metallischen
Glanz. Das Braun wird immer dunkler
und geht in Anthrazit-Braun über. Dies
ist im Allgemeinen der farbliche Endzustand an senkrechten Bauteilen aus
Kupfer. (Bildbeispiele im Sonderdruck
Blau-Lila-Färbungen an Kupferbauteilen
s. 131 „Verhalten von Kupferoberflächen
an der Atmosphäre“)
Wechselnde atmosphärische Bedingungen und unterschiedliche örtliche
Geometrien lassen eine exakte Zeitangabe nicht zu. Bekannt ist allerdings,
dass an senkrechten und geschützt
liegenden Kupferoberflächen die
Ausbildung der Oxidschicht längerer
Zeiträume bedarf, als an häufiger mit
Wasserfilmen benetzten Oberflächen.
Bisher wurden bei Auftreten dieser
Blau-Lila-Färbungen die folgenden
Gemeinsamkeiten beobachtet:
• Verlegung der Bleche im Frühjahr
oder Herbst
• Niederschlag während oder nach der
Installation
• ländliche Gebiete, häufig mit einem
großen Anteil an Viehzucht
• Nadelbaumbestand in der Nähe:
Kiefer, Tanne, Fichte o.ä.
• Verbrennungsabgase aus der nahen
Umgebung, kurz nach der Installation oder permanent.
• die Verfärbungen treten vorzugsweise
an der Ostseite der Gebäude auf
Es kann vermutet werden, dass die
Walzemulsion aus dem Herstellungsprozess des Bleches, oder Ziehfette
aus dem Umformungsprozess vom
Blech zum Dachentwässerungsbauteil,
eine Rolle spielen kann. Grund:
Gleichzeitig von verschiedenen Fachbetrieben ausgeführte Kupfer-Klempnerarbeiten in direkter Nachbarschaft
verhielten sich in punkto Färbung sehr
unterschiedlich. Während die Objekte
des einen Installateurs durchgängig
eine Blau-Lila-Färbung zeigten,
wurden die Kupferbauteile des anderen Installateurs einheitlich braun.
Die Einkaufsquellen der Unternehmen
waren nicht identisch. Auch wurde
beobachtet, dass an Blechen, die nicht
der direkten Bewitterung ausgesetzt
sind, eine „streifige“ Variante auftritt,
die die Walzrichtung und die Spuren
des Walzens deutlich zeigen.
Gegen die o.g. Vermutung zur Walzemulsion spricht: Blau-Lila-Färbungen
an Regenrinnen und -fallrohren sind
nicht durchgehend: Werden die Rinnenhalter und Rohrschellen entfernt,
ist darunter deutlich eine „normale“
Entwicklung zu beobachten, d.h.
die Bauteile zeigen in diesen Abschnitten
eine hellbraune Färbung. Die fleckige
Blau-Lila-Färbung ist „wie abgeschnitten“. Dieser Aspekt wird als Anzeichen dafür angesehen, dass mehrere
Voraussetzungen gleichzeitig erfüllt
sein müssen, damit eine solche Färbung
überhaupt entstehen kann, hiermit
ist im Wesentlichen die Bewitterung
gemeint.
Weiterhin könnte auch die Lagerung
und der Transport der Bleche und
Bänder eine Rolle spielen. Es wurden
verschiedene Untersuchungen durchgeführt, mit dem Ziel, die Ursachen für
derartige Blau-Lila-Färbungen zu
ermitteln. Untersuchungsgegenstand
waren blau-lila gefärbte Oxidationsprodukte der Kupferoberflächen aus
Dachentwässerungsanlagen (Regenfallrohre mit dem Durchmesser DN 100,
Blechstärke 0,7 mm).
Als Ergebnis wurde an allen Objekten
eine vorübergehende Färbung diagnostiziert, wie sie im Sonderdruck s. 131
beschrieben ist. Zur Absicherung dieses
Ergebnisses wurden zusätzliche Untersuchungen mittels Mikrostrahlanalysen
von den Oxidationsprodukten des Fallrohres durchgeführt.
Die Entwässerungsanlagen wurden
Ende Mai 1999 installiert. Sie zeigten
durchgehend eine fleckige blaue bis
ins Lila gehende Färbung der größeren
Bauteile. Während die komplette
Unterseite der Rinnen diese fleckigen
Färbungen aufwiesen, waren die Rinnenhaken und –halter noch blank.
Diese Untersuchungen ergaben geringste Spuren von Verbindungen aus den
Elementen Calcium (Ca), Eisen (Fe) und
Kohlenstoff (C), die als selbstverständlich vorhanden vorausgesetzt werden
müssen und keine Auswirkung auf
die Farbgebung der Oxidschicht haben.
Kontrolluntersuchungen an weiteren
Proben aus den Jahren 1997 – 1999 bestätigten das Ergebnis.
Es wurden jeweils
• eine Materialprobe für spätere Untersuchungen mit der Mikrostrahlsonde
des Rasterelektronenmikroskops auf
ihre chemische Zusammensetzung
hin genommen.
• ein Teil des Fallrohres blank poliert,
die Oberflächen zeigten keinerlei
Angriff
Die untersuchten Bleche wiesen in der
Zusammensetzung, insbesondere dem
Sauerstoffgehalt und dem Phosphorwert keinerlei Auffälligkeiten auf, die
ermittelten Gehalte bewegten sich
im Rahmen der Normen für Cu-DHP
(Desoxidiertes sauerstofffreies Kupfer
mit einem definierten Restwertgehalt
an Phosphor).
Fazit: Nach den bisherigen Erfahrungen
ist mit Sicherheit im weiteren Verlauf
der Bewitterung mit einer mehr oder
weniger schnellen Angleichung der
Färbung des Materials zu rechnen. In
allen Fällen, in denen bisher die unterschiedliche Färbung der Kupferoberfläche
im Anfangsstadium der Bewitterung
beobachtet wurde hat sich nach Ablauf
von ca. 24 Monaten auch an anfänglich
ungleichmäßig farblichen Bauteilen
eine weitgehend gleichmäßige Oxidschicht gebildet. Es handelt sich bei
diesen Färbungen um eine vorübergehende Erscheinung. Die Zusammensetzung des Kupfers hat keinen Einfluss
auf die mögliche Farbentwicklung.
Eine Zerstörung des Werkstoffes ist in
diesem Zusammenhang keinesfalls zu
befürchten!
Weitere Untersuchungen zeigten, dass
die Korngröße der Cu2-Kristalle innerhalb der Oxidschicht bei den farblich
abweichenden Blechen größer ist, als
üblich, woraus sich die Erklärung einer
unterschiedlichen Lichtbrechung ableiten lässt.
Deutsches Kupferinstitut
AuskunOs- und Beratungsstelle
für die Verwendung von
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© 2001
1. Auflage 01/ 2001
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